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並發編程 Promise, Future 和 Callback

在並發編程中，我們通常會用到一組非阻塞的模型：Promise，Future 和 Callback。其中的 Future 表示一個可能還沒有實際完成的異步任務的結果，針對這個結果可以添加 Callback 以便在任務執行成功或失敗後做出對應的操作，而 Promise 交由任務執行者，任務執行者通過 Promise 可以標記任務完成或者失敗。 可以說這一套模型是很多異步非阻塞架構的基礎。

這一套經典的模型在 Scala、C# 中得到了原生的支持，但 JDK 中暫時還隻有無 Callback 的 Future 出現，當然也並非在 JAVA 界就沒有發展了，比如 Guava 就提供了ListenableFuture 接口，而 Netty 4+ 更是提供了完整的 Promise、Future 和 Listener 機製，在 Netty 的官方文檔 Using as a generic library 中也介紹了將 Netty 作為一個 lib 包依賴，並且使用 Listenable futures 的示例。在實際的項目使用中，發現 Netty 的 EventLoop 機製不一定適用其他場景，因此想去除對 EventLoop 的依賴，實現一個簡化版本。

參考 Scala 和 Netty 的代碼重新定義了接口和實現，先介紹下和 Netty 版本的區別:

1. 去除了對 EventLoop 的依賴，Callback 的執行策略不同：任務未完成時添加的 Callback，會在結束任務的線程執行；任務完成後添加的 Callback 會在添加 Callback 線程立即執行
2. 一個 Callback 執行後會立即被清理
3. Callback 可以根據任務結果添加，支持添加以下三種 Callback: onComplete, onSuccess, onFailure, 不需要和 Netty 的 FutureListener 一樣大部分場景下都需要檢查 future.isSuccess 等
4. 支持 Callback 的組合，Callback 包含一些函數式的方法，比如 compose 和 andThen 可以用來組合
5. 使用 CountdownLatch 替換掉了 Netty 的 wait/notify 實現
6. 去掉 Netty Future 一些不常使用的方法，同時補充一些模型間關聯的方法，比如 Promise.getFuture

然後再介紹幾個使用這個 commons-future 的示例:

1. 異步執行任務，獲得 Future 後添加 Callback

   final TaskPromise promise = new DefaultTaskPromise();
   final TaskFuture future = promise.getFuture();
   final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
   future.onComplete(new TaskCallback() { // 添加結束 Callback
       @Override
       public TaskFuture apply(TaskFuture f) {
           latch.countDown();
           return f;
       }
   });
   new Thread(new Runnable() {
       @Override
       public void run() {
           promise.setSuccess(null);
       }
   }).start();
   latch.await();
   

2. 異步執行任務，獲得 Future 後添加成功結束的 Callback

   final TaskPromise promise = new DefaultTaskPromise();
   final TaskFuture future = promise.getFuture();
   final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
   future.onSuccess(new TaskCallback() { // 添加成功結束 Callback
       @Override
       public TaskFuture apply(TaskFuture f) {
           latch.countDown();
           return f;
       }
   });
   new Thread(new Runnable() {
       @Override
       public void run() {
           promise.setSuccess(null);
       }
   }).start();
   latch.await();
   

3. 異步執行任務，獲得 Future 後，添加失敗結束的組合 Callback

   final TaskPromise promise = new DefaultTaskPromise();
   final TaskFuture future = promise.getFuture();
   final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);
   future.onFailure(new TaskCallback() {
       @Override
       public TaskFuture apply(TaskFuture f) {
           latch.countDown();
           return f;
       }
   }.andThen(new TaskCallback() {
       @Override
       public TaskFuture apply(TaskFuture f2) {
           latch.countDown();
           return f2;
       }
   }));
   new Thread(new Runnable() {
       @Override
       public void run() {
           promise.setFailure(new IllegalStateException("cm"));
       }
   }).start();
   latch.await();
   

4. 異步執行任務，獲得 Future 後阻塞等待任務完成

   final TaskPromise promise = new DefaultTaskPromise();
   final TaskFuture future = promise.getFuture();
   new Thread(new Runnable() {
       @Override
       public void run() {
           try {
               TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
           } catch (InterruptedException e) {
           }
           promise.setFailure(new IllegalStateException("cm"));
       }
   }).start();
   future.await();
   

代碼倉庫: https://bitbucket.org/qiyi/commons-future

源文鏈接: https://isouth.org/archives/354.html

參考:

• https://docs.scala-lang.org/sips/completed/futures-promises.html
• https://scala-lang.org/
• https://github.com/netty/netty
• https://docs.oracle.com/javase/6/docs/api/java/util/concurrent/CountDownLatch.html
• https://biasedbit.com/countdownlatch-vs-wait-notify/
• 轉載自 並發編程網 - ifeve.com

最後更新：2017-05-23 18:02:22

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